一种高强度的镁合金材料及其制备方法

专利检索2025-02-27  25


本发明属于合金材料领域,具体公开了一种高强度的镁合金材料及其制备方法。


背景技术:

1、镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小(1.8g/cm3左右),强度高,弹性模量大,散热好,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。

2、常见用于镁合金压铸材料有az91d、am60b、as41和ae42等,其材料流动成型性能好,成型工艺窗口大,性价比高,已广泛用于镁合金压铸产品。但是,这些常见的镁合金的屈服强度仅在120~160mpa,不能满足目前日益强烈的镁合金零部件减重和轻量化设计开发的需求,尤其在手机中框支架、新能源汽车、户外大屏幕显示器支架以及航空领域等,都要求开发屈服强度>200mpa的高强度镁合金,同时这个合金需要有较好的压铸性能,在压铸工艺条件下,能有较好的流动性和低的热裂倾向。

3、cn202210785356.5 公开了一种高强度镁合金及其制备方法,按质量百分比计,包括如下组分:al 4.0~8.0%,zn 6.0~8.0%,re 2.0~5.0%,余量为mg和不可避免的杂质,所述re为la和ce中的一种或两种。本发明的镁合金采用al、zn、re以及mg配伍组成,相对于传统的镁合金具有更高的屈服强度并同时兼顾高的抗拉强度,屈服强度达到188mpa以上,抗拉强度达到224mpa以上。但是上述发明中,镁合金屈服强度在压铸后,压铸后无法达到200mpa以上,必须再经过时效处理才能达到200mpa以上,生产效率低,制备成本高,能耗高。


技术实现思路

1、为了解决上述问题,本发明公开了

2、本发明包括以下技术方案:

3、一种高强度的镁合金材料,各元素质量含量为:al 2.4-3.6%,y 1.5-2.0%,zn1.0-1.6%,ce 0.8-1.2%,sr 0.6-1.0%,cd 0.3-0.6%,zr 0.2-0.4%,改性石墨0.5-1.0%,其余为mg以及不可避免的杂质;所述改性石墨经过以下改性步骤:

4、1)将鳞片石墨粉碎后过200-500目筛,得鳞片石墨粉;

5、2)将上述鳞片石墨粉中添加占最终质量分数2-4%的多层石墨烯、1-2%的二硫化钼,0.5-1%的氮化硅、0.2-0.4%重铬酸钾混合均匀为粉剂a,放入有机溶剂中进行超声处理;

6、3)将超声处理后混合溶液过滤,收集固形物,300-400℃真空干燥至含水率低于5%,得到改性石墨。

7、进一步的,上述一种高强度的镁合金材料,所述有机溶剂为无水乙醇。

8、进一步的,上述一种高强度的镁合金材料,所述超声为循环超声,超声5s,停3s,循环99次;超声频率为25khz,超声功率为600w,每次超声溶液量为5l。

9、进一步的,上述一种高强度的镁合金材料,各元素质量含量为:al 3.0%,y 1.8%,zn 1.3%,ce 1.0%,sr 0.8%,cd 0.4%,zr 0.3%,石墨0.8%,其余为mg以及不可避免的杂质。

10、进一步的,上述一种高强度的镁合金材料的制备方法,包括以下步骤:

11、(1)合金熔炼及铸造:

12、在sf6+co2气体保护下,将工业镁锭置于电阻坩埚炉中加热,待熔化后升温至810~840℃,打渣,然后加入配方量的al,y,zn,ce,sr,cd,zr的粉末,搅拌均匀,静置20-30min;

13、调节温度到745~760℃,加入配方量的改性石墨进行精炼,精炼后保温静置30-60min;随后打渣,在755℃~775℃进行半连续铸锭;

14、(2)均匀化热处理:

15、将步骤(1)得到的铸锭锯切至合适尺寸,然后进行均匀化热处理;热处理完毕后用车床将铸锭外表车光待用;

16、(3)热挤压:

17、将模具和步骤(2)得到的坯料预热到275~290℃,进行热挤压,得到棒材,自然冷却至常温,得到高强度的镁合金材料。

18、进一步的,上述高强度的镁合金材料的制备方法,所述均匀化处理的温度315~335℃,保温时间为8h~16h,保温完毕后空冷。

19、进一步的,上述高强度的镁合金材料的制备方法,所述挤压温度为260~280℃,挤压比≥10,挤压速度为100mm/min~200mm/min。

20、进一步的,本发明还公开了上述高强度的镁合金材料和其制备方法在汽车生产中的应用。

21、相比现有技术,本发明具有如下突出的有益效果:

22、本发明公开了一种高强度的镁合金材料,在传统的合金材料中加入了0.5-1.0%的石墨成分,有效的提升了其时效处理之前的屈服强度和抗拉强度,相比传统的制备工艺可以节省步骤,降低成本,满足轻质高强度的使用场景,并且经过配方的优化,本发明所述的镁合金材料还具有良好的耐腐蚀性能,更加拓宽了其使用场景,可以长期户外使用。



技术特征:

1.一种高强度的镁合金材料,其特征在于,各元素质量含量为:al 2.4-3.6%,y 1.5-2.0%,zn 1.0-1.6%,ce 0.8-1.2%,sr 0.6-1.0%,cd 0.3-0.6%,zr 0.2-0.4%,改性石墨0.5-1.0%,其余为mg以及不可避免的杂质;

2.根据权利要求1所述的一种高强度的镁合金材料,其特征在于,所述有机溶剂为无水乙醇。

3.根据权利要求1所述的一种高强度的镁合金材料,其特征在于,所述超声为循环超声,超声5s,停3s,循环99次;超声频率为25khz,超声功率为600w,每次超声溶液量为5l。

4.根据权利要求1所述的一种高强度的镁合金材料,其特征在于,各元素质量含量为:al 3.0%,y 1.8%,zn 1.3%,ce 1.0%,sr 0.8%,cd 0.4%,zr 0.3%,改性石墨0.8%,其余为mg以及不可避免的杂质。

5.如权利要求1-4任一项所述的高强度的镁合金材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的高强度的镁合金材料的制备方法,其特征在于,所述均匀化处理的温度315~335℃,保温时间为8h~16h,保温完毕后空冷。

7.根据权利要求5所述的高强度的镁合金材料的制备方法,其特征在于,所述挤压温度为260~280℃,挤压比≥10,挤压速度为100mm/min~200mm/min。

8.如权利要求1-4任一项所述的镁合金材料在汽车生产中的应用。

9.如权利要求5-7任一项所述的镁合金材料的制备方法在汽车生产中的应用。


技术总结
本发明属于合金材料领域,具体公开了一种高强度的镁合金材料及其制备方法,各元素质量含量为:Al 2.4‑3.6%,Y 1.5‑2.0%,Zn 1.0‑1.6%,Ce 0.8‑1.2%,Sr 0.6‑1.0%,Cd 0.3‑0.6%,Zr 0.2‑0.4%,改性石墨0.5‑1.0%,其余为Mg以及不可避免的杂质;经过测试,本发明所述的镁合金材料,不经时效处理,屈服强度和抗拉强度均能达到200Mpa以上,耐腐蚀性好,可以满足汽车工业中高强度轻质合金的使用需求,同时制备成本低,生产效率高,节能环保。

技术研发人员:钟银花,刘万太,戴亮,杜协和
受保护的技术使用者:湖南电气职业技术学院
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
转载请注明原文地址:https://win.8miu.com/read-1150420.html

最新回复(0)